框架结构大学论文开题报告.docx

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框架结构大学论文开题报告

框架结构毕业设计开题报告

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ﻩ

开题报告

题目:

　　朔州市政府办公楼建筑结构设计（框架结构4）　　　　

文献综述:

填写说明:

指根据研究内容查阅大量的参考文献，通过文献的阅读写清该课题内容的国内外研究现状、基本研究方法、当前存在的问题、发展动向，进而引出开展本设计（论文）研究的内容、意义、必要性和价值等（页面大小可以根据字数多少调整）。

1.前言

作为一名土木工程专业的学生，毕业设计无疑是大学阶段最为重要的环节之一，它是对我们大学阶段所学知识的一次综合运用，是我们踏入工作岗位之前的一次大练兵。

通过毕业设计，使我们熟悉设计的全过程，培养我们独立分析、解决问题的意识，并锻炼我们调查研究,收集资料查阅资料及阅读中、外文文献的能力,为成为一名合格工程师做好准备。

我的毕业课题是朔州市政府办公楼建筑结构设计。

作为政府部门的办公场所，政府办公楼除应具备一般办公楼所应该具有的功能合理、布局实用、设施先进的特点外，还须体现出领导机构的权威性与群众办事机构的亲切性。

而要实现造型与功能的完美搭配，则要求我们必须选择合适的结构形式，本课题设计采用钢筋混凝土框架结构。

2．研究背景

在钢筋混凝土建筑中,框架结构是一种常用的结构形式，具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点，前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建筑中。

钢筋混凝土框架结构是由楼板、梁、柱及基础几种承重构件组成的,由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。

在合理的高度和层数的情况下,框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。

2.1研究现状

对于框架结构,在结构建筑特点方面：

它是由钢筋混凝土梁、柱、节点及基础为主框,加上楼板、填充墙、屋盖所组成的结构形式,楼板和横梁连在一起，横梁和柱通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础，力的传递路线比较明确。

对于整个房屋全部采用这种结构形式的称为框架结构或纯框架结构。

框架可以是等跨或不等跨的，也可以是层高相同或不完全相同的，有时因房屋布局和空间使用要求等原因，也可能要在某层抽柱或某跨抽梁,形成缺梁、缺柱的框架。

墙体是填充墙,仅起围护和分隔作用,所以框架结构的最大特点是承重构件与围护构件有明确分工,建筑物的内外墙处理十分灵活,应用范围很广，因此能为建筑提供灵活的使用空间。

在结构受力性能方面:

框架结构构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都较低,它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,楼层越高,水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，所以框架结构属于柔性结构,自振周期较长,地震反应较小，经过合理的结构设计可以具有较好的延性性能。

２.2结构优缺点

钢筋混凝土框架结构的主要优点：

空间分隔灵活，自重轻,节省材料;具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构;框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时,结构的整体性、刚度较好,设计处理好也能达到较好的抗震效果,而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。

钢筋混凝土框架结构的缺点为:

框架节点应力集中显著;框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震作用下,结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破坏，适用于非抗震设计;钢材和水泥用量较大，构件的总数量多,吊装次数多，接头工作量大,工序多，浪费人力,施工受季节、环境影响较大；不适宜建造高层建筑。

2．3适用范围

框架是由梁柱构成的杆系结构,其承载力和刚度都较低，特别是水平方向的（即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作以提高楼面水平刚度，但也是有限的），它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，其总体水平位移上大下小，但相对于各楼层而言，层间变形上小下大，设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素,对于钢筋混凝土框架，当高度大、层数相当多时,结构底部各层不但柱的轴力很大，而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移亦显著增加，从而导致截面尺寸和配筋增大,对建筑平面布置和空间处理，就可能带来困难,影响建筑空间的合理使用，在材料消耗和造价方面，也趋于不合理，故一般适用于建造不超过15层的房屋。

2.4发展趋势

进入当代社会，随着经济的快速发展，人们对办公楼的要求也越来越高,使得传统的木质、砖混结构的办公楼已不能满足现代办公的需求。

而钢筋混凝土框架结构的出现则突破了这些局限性:

　一方面,框架结构以梁柱承重的特点使平面布置更加灵活；另一方面，梁柱本身结构类型和布置位置也可以灵活选定，比如柱子可以选用L型、T型、十字型等类型,如此可以使整个立面更加富于变化;再则,通过合理设计,框架结构可以做成延性框架,延性框架的抗震性能好,可承受较大侧向变形。

因此，钢筋混凝土框架结构在多、高层办公楼中得到了广泛的使用。

根据框架结构的自身特点,在进行建筑、结构设计时,国际上流行采用“三统一”的原则,即“统一柱面、统一层高、统一荷载”的模式设计。

统一柱面可使办公楼根据人们的需要和功能要求实行相对任意分割,不至于因建筑柱面不同而在改变使用功能上受到制约;统一层高可使楼房采光效果好,空气流通顺畅,布局安排合理，水平运输畅通无阻,有利于使用功能的相互替代;统一荷载，打破了会议室和其他部门之间的明显界限。

2．5小结

进入当代社会,随着经济的快速发展，人们对办公楼的要求也越来越高，使得传统的木质、砖混结构的办公楼已不能满足现代办公的需求。

而钢筋混凝土框架结构的出现则突破了这些局限性:

一方面，框架结构以梁柱承重的特点使平面布置更加灵活:

另一方面,梁柱本身结构类型和布置位置也可以灵活选定，比如柱子可以选用L型、Ｔ　型、十字型等类型，如此可以使整个立面更加富于变化：

再则，通过合理设计,框架结构可以做成延性框架，延性框架的抗震性能好,可承受较大侧向变形。

因而本课题选用框架结构作为政府办公楼的结构形式是十分适合的。

３.工程概况

3.１设计原始资料

1、建筑位于山西朔州市

2、气象条件

室外气温:

年平均气温最冷月份-20℃，年平均气温最高月份２５℃；

冻土深度:

最大冻土深度为1．２米;

基本雪压:

0.40kN/m2;

基本风压：

０.25kＮ/m2;

3、地质资料：

20m以上为轻亚粘土,f=210kＰa,地下水位深18m。

4、抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为０.１0g,场地设计分组为第三组，场地土类型为Ⅱ类。

5、地面粗糙度类别Ｃ类。

6、建筑场地：

70m×4０ｍ

7、提供的建筑材料

（1）钢筋:

HPB３00级，HＲB335级,ＨＲＢ4０0　HRB500级。

（2）混凝土:

Ｃ３0-Ｃ40。

（3）砌体（填充墙）:

加气砌块、空心砌块,强度等级

ＭU7.5（加气砌块、空心砌块容重不大于

），采用M７.5混合砂浆砌筑。

（4）焊条：

HPB300级（ф）级钢筋用E４3xx焊条,HRB335级（Ф）级钢筋用E50xx焊条。

3.2建筑物组成及功能要求

办公大楼拟建6层总建筑面积３000~５０00平米左右。

其中办公室：

35～45平米左右，５0个左右;会议室:

８0～9０平米左右，2个，分布在上部。

设电梯一部,入口门庭两层通高。

要求采用框架结构，建筑设计要求有标志性并体现时代气息。

建筑物防火等级为二级。

4.研究价值与意义

由于框架结构具有空间大、平面布局灵活多样的特点，满足了人们不断追求使用个性化的要求。

随着社会的不断发展和人们物质生活水平的提高,框架结构（住宅、公共建筑）将会得到较大发展。

设计多层框架结构,设计人应首先判断结构方案的可行性,对可能碰到的问题，提前采取措施予以解决,并对所有计算结果认真分析，判断，准确无误后方可应用于实际工程。

通过该办公楼的设计，使我们有机会熟悉一个设计项目的全过程，将大学期间所学建筑和结构专业知识综合地运用于实际工程设计中，掌握框架结构设计计算的方法,为以后走上工作岗位打下坚实的基础。

在设计过程中，我们培养了独立解决问题的意识，进一步熟悉了PKＰM、ＣAD等软件的操作,提高了绘制图纸的能力，并增强了自己的职业责任感以及严谨求实的工作态度。

主要参考文献：

填写说明:

指从开题到撰写文献综述期间所阅读过的所有文献资料的列表，要按照参考文献的标准写法列出,即写明作者、论文题目（书名）、杂志名称（出版社）、发表（出版）时间等（页面大小可以根据字数多少调整）。

[１]中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范（ＧB5０01０-2０1０）[S].北京:

中国建筑工业出版社,2０1０

［2]中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范（GＢ５0０1１-2010）［Ｓ]．　北京:

中国建筑工业出版社,２０1０

[３]中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范（ＧB5００09-2001）［Ｓ].　北京：

中国建筑工业出版社，２00６

[4]丁宇明,黄水生．土建工程制图[Ｍ].北京:

高等教育出版社,2０07

[5]吕晓寅,刘林等.混凝土房屋结构设计[M].北京：

清华大学出版社,2009

[6]同济大学等．房屋建筑学[M].北京:

中国建筑工业出版社,2０06

[7]　东南大学等.　混凝土结构设计原理[M]．　北京:

中国建筑工业出版社，2008

[８]　徐秀丽．混凝土框架结构设计［Ｍ].　北京：

中国建筑工业出版社，2００8

[9]周浪.混凝土结构设计［M].北京:

中国计划出版社,2006

[10]熊丹安．建筑设计与结构设计概要[M].武汉：

武汉理工大学出版社,２005

[1１]AbbieＢ.　Liｅl,Curｔ　B.Hａｓeltoｎ,ＧrｅgoryG．Ｄｅｉeｒlein.SeｉsmｉcCｏlｌapｓe　SafeｔyｏfReinforcedCoｎｃretｅＢuiｌdings.IＩCompaｒatiｖｅAssｅｓsmenｔofNoｎductilｅａｎd　ＤuctｉｌeＭomenｔFrames　[J]．JoｕrnａloｆStructuralEnｇiｎeerｉｎg,20１1

研究方案：

填写说明:

写明研究所用的理论基础、研究方法、研究步骤、预期成果（效果）等。

（页面大小可以根据字数多少调整）

1.设计原则

1．1体系的选择

1．由于在发生地震时,框架柱首当其冲,一旦出现塑性铰，将危及该柱距范围内的上层建筑,并可能引起相邻柱距范围的上层建筑连续倒塌，所以框架结构不宜采用单跨形式;且纵横两个方向的水平地震作用都由抗侧力构件承担,结构应设计成双向框架体系;

２.框架结构的柱与梁宜上下左右贯通，不宜采用复式框架；以及砖混框—剪结构。

3.在填充墙的布置方面：

宜采用轻质材料,且应避免形成上、下层刚度变化过大;避免形成短柱；减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。

１.2建筑设计

1.要先对建筑外观、建筑面积、建筑高度、层高和室内净高进行设计;

2．然后对局部进行设计，如地下室墙身、楼地面、顶棚、屋面、楼面、坡面及楼梯位置,消防要求等进行设计。

各部分都要按照规范要求进行设计。

3．最后要明确框架结构的抗震级数，采用规则结构以利于房屋抗震，按照“三统一”的原则，确定柱网尺寸，确定材料及截面尺寸,以及基础的选定。

1．3结构设计

1.首先根据不同的设计要求选取不同的荷载代表值来进行承载力计算。

２.进行变形验算。

3．进行横向水平与纵向水平地震的作用计算。

１．4　“三水准、两阶段”设计方法

1.做好“强柱弱梁”的设计

　由于框架柱受轴向压力作用,其延性通常比梁的延性小，一旦框架柱先于框架梁出现塑性铰，就会产生较大的层间位移，甚至形成同层各柱上下端同时出现塑性铰的“柱铰结构”,从而危及结构承受垂直荷载的能力。

2.做好“强剪弱弯”的设计

　为了防止梁端,柱端在弯曲屈服前出现脆性剪切破坏,在设计中要求做到“强剪弱弯”亦即构件的受剪承载力要大于构件弯曲时实际达到的剪力。

2.做好“强节点弱构件”的设计

对节点进行抗震结构设计要求框架节点核芯区不先于梁柱破坏。

2.计算方法

2.1竖向荷载作用下内力计算

在内力计算中,在竖向荷载作用下框架结构的内力可用分层法、弯矩二次分配法等近似方法计算。

分层法在分层计算时，将上、下柱远端的弹性支承改为固定端,同时将除底层外的其他各层柱的线刚度乘以系数0.9，相应地柱的弯矩传递系数由　1／2改为1／3，底层柱和各层梁的线刚度不变且其弯矩传递系数仍为1/2。

弯矩二次分配法是先对各节点的不平衡弯矩都进行分配（其间不传递），然后对各杆件的远端进行传递。

分层法和弯矩二次分配法的计算精度较高，可用于工程设计。

２.２水平荷载作用下内力计算

水平荷载作用下框架结构内力可用D值法、反弯点法等简化方法计算。

其中D值法的计算精度较高，当梁、柱线刚度比大于３时，反弯点法也有较好的计算精度。

D值是框架结构层间柱产生单位相对侧移所需施加的水平剪力，可用于框架结构的侧移计算和各柱间的剪力分配。

Ｄ值是在考虑框架梁为有限刚度、梁柱节点有转动的前提下得到的，故比较接近实际情况。

影响柱反弯点高度的主要因素是柱上、下端的约束条件。

柱两端的约束刚度不同，相应的柱端转角也不相等，反弯点向转角较大的一端移动,即向约束刚度较小的一端移动。

D值法中柱的反弯点位置就是根据这种规律确定的。

在水平荷载作用下，框架结构各层产生层间剪力和倾覆力矩。

层间剪力使梁、柱产生弯曲变形,引起的框架结构侧移曲线具有整体剪切型变形特点；倾覆力矩使框架柱（尤其是边柱）产生轴向拉、压变形，引起的框架结构侧移曲线具有整体弯曲型变形特点。

当框架结构房屋较高或其高宽比较大时，宜考虑柱轴向变形对框架结构侧移的影响。

2．３软件辅助计算

在手算前,用ＰKPM对初选方案进行结构刚度、效应分析、杆件内力标准值的计算，基本掌握模型建立、荷载输入、参数确定、整体计算、结果分析等各重要环节。

如若电算通过,则继续进行手算；若不通过,则应变换截面尺寸,直至电算通过。

此外，还可利用SAＰ　200０等数值分析软件，对设计方案进行建模模拟,验算内力、变形等。

3.设计步骤

3.１建筑设计部分

1.平面设计:

合理确定平面柱网尺寸;布置房间；确定楼（电）梯数量、位置及形式；满足室内采光、通风要求。

2.剖面设计:

确定合理层高；给出楼（地）面、屋面、墙身工程做法。

3.立面设计:

建筑风格、造型应富有创意，有时代感。

要求完成的建筑施工图有:

1.首层平面图（1：

1００）

2.标准层平面图（1:

１00）

3．建筑详图（１:

５0或1:

25）；

4．立面图（１：

１０0或1：

5０）:

正立面、侧立面

５.剖面图（１：

10０或1：

50，剖切位置必需在楼梯部位）；

6.建筑设计说明书（在建筑设计说明中，应说明自己所选取的方案的设计意图,注意从平、立、剖等方面分别说明，具体可参见《房屋建筑学》教材）。

3．2结构设计部分

1.结构选型:

根据建筑设计方案及设计原始资料,选择适当的结构体系。

2．结构布置:

确定柱在平面上的排列方式,一般柱网有内廊式和等跨式两种,选择承重方案，框架结构的平面布置形式非常的灵活，框架结构按照承重方式的不同分为三类:

（1）横向框架承重方案;

（2）纵向框架承重方案;（3）纵横向框架混合承重方案。

合理布置结构构件，初步确定材料强度等级及构件截面尺寸。

要确定构件的截面尺寸,只能先估算,等构件的内力和结构的变形计算好后，如果估算的截面尺寸符合要求,便以估算的截面尺寸作为框架的最终截面尺寸。

如果所需的截面尺寸与估算的截面尺寸相差很大,则要重新估算和重新进行计算。

3.计算简图的确定

4.结构内力分析及构件设计:

根据现行国家设计规范，计算结构荷载及地震作用;手算完成结构一个主轴方向的内力分析，进行框架梁、柱、的内力组合，完成构件截面设计;同时,可采用工程设计软件ＰKＰＭ计算结构内力及配筋，并与手算结果进行对比分析。

5.完成楼梯的计算和配筋。

６.完成板的配筋计算。

7.绘制结构施工图。

4．预期成果

４.1计说明书部分

（1）设计任务书;

（2）中英文摘要；

（3）建筑设计说明书；

（4）构设计方案说明书；

（5）结构设计计算书；

（6）附件

开题报告（含文献综述）；

外文参考资料翻译（含原文）。

（7）结束语

4.2设计图纸

４.21建筑施工图

1.首层平面图（1:

1０0）;

2.标准层平面图（１：

100）；

３．建筑详图（1：

2０）；

4.立面图（1：

１00）:

正立面、侧立面;

5．剖面图（1：

10０,剖切位置必需在楼梯部位）。

4.22结构施工图

1.结构平面布置图（1：

１00）;

2.现浇楼板配筋图（１:

1０0）；

3.一榀框架立面配筋图（1：

５0）；

4.梁配筋图（平法表示）（1：

１00）;

5．柱配筋图（1：

1００）;

6.基础详图（1：

30）。

毕业设计（论文）进度安排：

序号

毕业设计（论文）各阶段内容

时间安排

备注

１

阅读文献、外文翻译及开题报告

２周

2

建筑设计

２周

３

结构布置、荷载计算、PKPM建模

２周

4

内力计算、内力组合

2周

5

梁、柱、板配筋

2周

６

楼梯、基础设计

1周

７

绘制施工图

1周

8

毕业设计修改及整理

1周

9

准备答辩

０.5周

指导教师意见:

填写说明：

查阅资料是否全面，提出的研究方案和计划进度是否可行，还有什么需要注意和改进的方面,是否同意按学生提出的计划进行等。

指导教师签名：

　　　　审核日期:

　　　年　　月日